و دارمشتاتيوم هو عنصر كيميائي ثقيل جدا تقع في سلسلة transactinide، التي تبدأ فقط بعد اللورانسيوم المعدنية. وهي تقع على وجه التحديد في المجموعة 10 والفترة 7 من الجدول الدوري ، كونها متجانسة من فلزات النيكل والبلاديوم والبلاتين.
لها الرمز الكيميائي Ds ، برقم ذري 110 ، وذراتها القليلة جدًا التي تم تصنيعها تتحلل عمليًا على الفور. لذلك فهو عنصر سريع الزوال. كان توليفها واكتشافها يمثل إنجازًا رائعًا في التسعينيات ، مع مجموعة من الباحثين الألمان ينسبون إلى اكتشافه.
تم اكتشاف عنصر دارمشتاتيوم في المعهد الألماني GSI ، في مدينة دارمشتات. المصدر: قائد بيركس في ويكيبيديا الألمانية
قبل اكتشافه ومناقشة اسمه ، أطلق عليه نظام تسمية IUPAC رسميًا اسم "ununilio" ، وهو ما يعني "واحد - صفر" ، يساوي 110. وبعيدًا عن هذه التسمية ، وفقًا لنظام Mendeleev ، كان اسمه eka-platinum لأنه يُعتقد أنه مماثل كيميائيًا لهذا المعدن.
Darmstadtium هو عنصر ليس فقط سريع الزوال وغير مستقر ، ولكنه أيضًا شديد النشاط الإشعاعي ، حيث تتحلل فيه معظم نظائره النووية ويطلق جسيمات ألفا ؛ هذه هي نوى الهليوم العارية.
نظرًا لعمرها السريع ، يتم تقدير جميع خصائصها ولا يمكن استخدامها لأي غرض معين.
اكتشاف
الجدارة الألمانية
كانت المشكلة التي أحاطت باكتشاف دارمشتاتيوم أن عدة فرق من الباحثين كرست نفسها لتركيبها في سنوات متتالية. بمجرد أن تشكلت ذرتها ، اختفت إلى جزيئات مشعة.
لذلك لا يمكنك أن تتخبط في أي من الفرق يستحق الفضل في توليفه أولاً ، حتى عندما كان اكتشافه يمثل تحديًا بالفعل ، ويتحلل بسرعة كبيرة ويطلق منتجات مشعة.
في توليف دارمشتاتيوم ، عملت فرق من مراكز الأبحاث التالية بشكل منفصل: المعهد المركزي للبحوث النووية في دوبنا (الاتحاد السوفيتي آنذاك) ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني (الولايات المتحدة) ، ومركز أبحاث الأيونات الثقيلة (المختصر باللغة الألمانية باسم GSI).
يقع GSI في مدينة دارمشتات الألمانية ، حيث قام في نوفمبر 1994 بتصنيع النظير المشع 269 Ds. قامت الفرق الأخرى بتصنيع نظائر أخرى: 267 Ds في ICIN ، و 273 Ds في LNLB. ومع ذلك ، فإن نتائجهم لم تكن حاسمة في عيون ناقدة IUPAC.
اقترح كل فريق اسمًا معينًا لهذا العنصر الجديد: hahnio (ICIN) وبيكريل (LNLB). ولكن بعد تقرير IUPAC في عام 2001 ، كان لفريق GSI الألماني الحق في تسمية عنصر darmstadtium.
نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة
دارمشتاتيوم هو نتاج اندماج ذرات المعادن. الذي؟ من حيث المبدأ ، ثقيل نسبيًا يعمل كهدف أو هدف ، وآخر خفيف يصطدم بالأول بسرعة تساوي عُشر سرعة الضوء في الفراغ ؛ خلاف ذلك ، لا يمكن التغلب على التنافر الموجود بين نواتيه.
بمجرد أن تتصادم النواتان بكفاءة ، سيحدث تفاعل اندماج نووي. تتراكم البروتونات ، لكن مصير النيوترونات مختلف. على سبيل المثال ، طورت GSI التفاعل النووي التالي ، والذي تم منه إنتاج أول ذرة 269 Ds:
تفاعل نووي لتخليق ذرة نظير 269Ds. المصدر: غابرييل بوليفار.
لاحظ أن البروتونات (باللون الأحمر) تتراكم. عن طريق تغيير الكتل الذرية للذرات المتصادمة ، يتم الحصول على نظائر مختلفة من دارمشتاتيوم. في الواقع ، أجرى GSI تجارب على نظير 64 Ni بدلاً من 62 Ni ، حيث تم تصنيع 9 ذرات فقط من نظير 271 Ds.
تمكنت GSI من تكوين 3 ذرات من 269 Ds ، ولكن بعد تنفيذ ثلاثة تريليونات قصف في الثانية لمدة أسبوع كامل. تقدم هذه البيانات منظورًا ساحقًا لأبعاد مثل هذه التجارب.
هيكل دارمشتاتيوم
نظرًا لأنه يمكن تصنيع أو تكوين ذرة دارمشتاتية واحدة فقط في الأسبوع ، فمن غير المرجح أن يكون هناك ما يكفي منها لتكوين بلورة ؛ ناهيك عن أن أكثر النظائر ثباتًا هو 281 Ds ، والتي تكون t 1/2 هي 12.7 ثانية فقط.
لذلك ، لتحديد هيكلها البلوري ، يعتمد الباحثون على الحسابات والتقديرات التي تسعى إلى الاقتراب من الصورة الأكثر واقعية. وهكذا ، تم تقدير هيكل دارمشتاتيوم على أنه مكعب محوره الجسم (bcc) ؛ على عكس متجانساتها الأخف مثل النيكل والبلاديوم والبلاتين ، مع هياكل مكعبة متمركزة على الوجه.
من الناحية النظرية ، يجب أن تشارك الإلكترونات الخارجية لمداري 6d و 7 s في الرابطة المعدنية الخاصة بها ، وفقًا لتكوينها الإلكتروني المقدر أيضًا:
5f 14 6d 8 7s 2
ومع ذلك ، ربما لا يُعرف الكثير تجريبياً عن الخصائص الفيزيائية لهذا المعدن.
الخصائص
كما تم تقدير الخصائص الأخرى لدارمشتاتيوم ، لنفس الأسباب المذكورة في هيكلها. ومع ذلك ، فإن بعض هذه التقديرات مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، سيكون دارمشتاتيوم معدنًا أكثر نبلاً من الذهب ، بالإضافة إلى أنه أكثر كثافة (34.8 جم / سم 3) من الأوزميوم (22.59 جم / سم 3) والزئبق (13.6 جم / سم 3). سم 3).
فيما يتعلق بحالات الأكسدة المحتملة ، فقد قدر أنها ستكون +6 (Ds 6+) ، +4 (Ds 4+) و +2 (Ds 2+) ، مساوية لتلك الخاصة بمتجانساتها الأخف. لذلك ، إذا تم تفاعل 281 ذرة Ds قبل تفككها ، فسيتم الحصول على مركبات مثل DsF 6 أو DsCl 4.
والمثير للدهشة أن هناك احتمالًا لتوليف هذه المركبات ، لأن 12.7 ثانية ، t 1/2 من 281 Ds ، أكثر من وقت كافٍ لتنفيذ التفاعلات. ومع ذلك ، لا يزال العيب هو أن ذرة D واحدة فقط في الأسبوع غير كافية لجمع جميع البيانات المطلوبة للتحليل الإحصائي.
التطبيقات
مرة أخرى ، كونه معدنًا نادرًا ، يتم تصنيعه حاليًا بكميات ذرية وليست ضخمة ، فلا يوجد استخدام محجوز له ؛ ولا حتى في المستقبل البعيد.
ما لم يتم اختراع طريقة لتثبيت نظائرها المشعة ، فإن ذرات دارمشتاتيوم لن تؤدي إلا إلى إثارة الفضول العلمي ، خاصةً فيما يتعلق بالفيزياء النووية والكيمياء.
ولكن إذا اكتشفت طريقة لإنشائها بكميات كبيرة ، فسيتم إلقاء المزيد من الضوء على كيمياء هذا العنصر شديد الثقل وعابر الزوال.
المراجع
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
- ويكيبيديا. (2020). دارمشتاتيوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- ستيف جانيون. (سادس). العنصر دارمشتاتيوم. جيفرسون لاب الموارد. تم الاسترجاع من: education.jlab.org
- المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2020). دارمشتاتيوم. قاعدة بيانات PubChem. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- بريان كليج. (15 ديسمبر 2019). دارمشتاتيوم. الكيمياء في عناصرها. تم الاسترجاع من: chemistryworld.com